«Big Boy» dampft wieder!
Die Lokomotiven wurden von der Union Pacific Railroad speziell für den Einsatz vor Güterzügen in den Rocky Mountains konzipiert, um den personalintensiven Einsatz von Vorspann- und Schiebelokomotiven auf den Steigungsstrecken über die kontinentale Wasserscheide zu vermeiden. Sie sollten den erwarteten massiven Mehrverkehr nach Kriegseintritt der USA bewältigen helfen. Der schwierigste Abschnitt auf der Transkontinentalstrecke der Union Pacific war eine langgezogene Steigung über den Sherman Hill im Albany County (Wyoming) südlich des Ames Monuments mit einer max. Steigung von 15,5 ‰. Die neuen Lokomotiven sollten Züge mit 3600 short ton (etwa 3300 t) über diese Steigung bringen, aber auch schnell genug sein, um die gesamte Strecke zwischen Cheyenne (Wyoming) und Ogden (Utah) ohne Lokwechsel befahren zu können.
Aus den geforderten Leistungsdaten ergab sich eine Gelenklokomotive mit der Achsfolge (2’D)D2’ h4 (Whyte-Notation: 4-8-8-4). Keine andere Lokomotive wurde je mit dieser Achsfolge gebaut. Die Big Boys waren – wie viele der neueren US-amerikanischen Gelenklokomotiven – keine Mallet-Lokomotiven im eigentlichen Sinne, denn die Dampfmaschinen arbeiteten mit einfacher Dampfdehnung ohne Verbundwirkung. Im Amerikanischen wird diese Bauart deshalb als simple articulated (etwa Gelenklok mit Einfachexpansion) bezeichnet. Die Rahmen beider Triebwerke waren Integralgussrahmen einschliesslich der Zylinder, die Schleppachsen sind in einem ebenfalls gegossenen Delta-Schleppgestell gelagert. Die Achs- und Stangenlager waren Rollenlager.
Für die Befeuerung mit minderwertiger Kohle wurde die Feuerbüchse mit fast 14 m² Rostfläche sehr gross ausgelegt. Die Lokomotiven haben eine mechanische Rostbeschickung über einen Stoker. Bei einer individuell dokumentierten Fahrt mit einem Zuggewicht von 3530 Tonnen und einer Geschwindigkeit von 41,1 mph bzw. 66 km/h wurde ein Verbrauch von 8,8 Tonnen Kohle pro Stunde festgestellt. Die Lok Nr. 4005 wurde versuchsweise auf Ölhauptfeuerung umgebaut, die sich jedoch nicht bewährte, und daher wieder auf Kohlefeuerung zurückgebaut.
Mit einem Gesamtgewicht von 548,3 t und einer höchsten Dauerleistung von 6290 PS am Zughaken (bei 48 km/h) gehören die Maschinen der Reihe 4000 zu den schwersten und leistungsfähigsten je gebauten Dampflokomotiven und mit einer zulässigen Höchstgeschwindigkeit von 112 km/h (70 mph) auch zu den schnellsten Gelenkdampflokomotiven. Die Konstruktion war sogar für 129 km/h ausgelegt, um eine hohe Sicherheitsreserve zu bieten.
Um die Lokomotiven einsetzen zu können, musste die Strecke zwischen Ogden (Utah) und Green River (Wyoming) (Overland Route) an mehreren Stellen umgebaut werden. Fast jeder Bogen wurde neu trassiert, damit sich zwei Lokomotiven der Reihe 4000 begegnen konnten. Ferner wurde der Oberbau verstärkt.